挤出式光固化增材制造设备制造技术

本申请公开了一种挤出式光固化增材制造设备，包括安装在设备框架上的打印平台、胚料成型子系统和设置于胚料成型子系统上方的光固化投影子系统；光固化投影子系统能够将固化光按照成型要求的图形投射到胚料成型子系统的工作成型面；胚料成型子系统包括供料装置、打印挤出装置和机械运动装置；打印挤出装置包括打印挤出嘴，机械运动装置能够带动打印挤出嘴运动；打印挤出嘴的直径为光固化投影子系统的分辨率尺寸的至少两倍。本实用新型专利技术提供的增材制造设备能够使用低精度的挤出喷头提高胚体的成型速度，通过高精度的光固化投影实现高精度的3D打印。

Extrusion type light curing additive manufacturing equipment

【技术实现步骤摘要】
挤出式光固化增材制造设备
本技术涉及增材制造
，具体涉及一种挤出式光固化增材制造设备。
技术介绍
增材制造技术俗称3D打印技术，近些年被广泛关注。其中，熔丝挤出式(FDM)3D打印技术因为简单易操作成本低等特点得到日益广泛的应用。但是该技术的打印速度和打印精度是不可调和的矛盾。这种挤出形式的3D打印方法演变后可以改装用于挤出打印膏泥成型材料，并被用于陶瓷，金属粉末烧结等领域，但是，挤出打印膏泥同样存在速度慢精度低的问题。中国技术专利CN106584637B公开了一种基于陶瓷材料的增材制造成形装置，包括：光固化机构、传动机构以及挤出回抽机构，光固化机构设于挤出回抽机构的一端，传动机构设于挤出回抽机构的另一端；另外，光固化机构还包括调光器、紫外线灯固定盘和紫外固化灯，可以均匀连续将陶瓷光固化浆料挤出，光固化同时沉积成形。中国技术专利申请CN108285330A公开一种用于激光沉积成型的3D打印的陶瓷液及其制备和使用方法，涉及3D打印的陶瓷液及其制备和使用方法；试图解决现有的液态陶瓷3D打印方法制备出的陶瓷材料层间界面明显、密度低、强度差的技术问题。中国技术专利申请CN108582416A包括对大中型陶瓷器陶瓷坯体的外表面修平、精雕处理和/或彩绘处理、上釉等后续处理工艺与陶瓷器外轮廓面的制得属于相差特定时空间隔的同时异步处理，并且采用可见光或紫外光激发的光固化来加速硬化处理。以上几种技术中虽然采用光固化的方式来改善膏泥材料的3D打印过程，但是对该类材料的3D打印精度并没有进行改进，也没有对膏泥状材料3D打印支撑的处理提出专门的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种提高膏泥材料3D打印精度的挤出式光固化增材制造设备。本技术解决问题的技术方案是：所述增材制造设备，包括安装在设备框架上的打印平台、胚料成型子系统和设置于胚料成型子系统上方的光固化投影子系统；光固化投影子系统能够将固化光按照成型要求的图形投射到胚料成型子系统的工作成型面；胚料成型子系统包括供料装置、打印挤出装置和机械运动装置；打印挤出装置包括打印挤出嘴，机械运动装置能够带动打印挤出嘴运动；打印挤出嘴的直径为光固化投影子系统的分辨率尺寸的至少两倍。进一步地，打印挤出装置为远程供料装置，打印挤出装置包括依次相连的打印挤出嘴、柔性打印材料导管、挤出泵，挤出泵与供料装置相连接。进一步地，还包括设置在供料装置或打印挤出装置上的加热装置。进一步地，胚料成型子系统包括多套供料装置和打印挤出装置，每个打印挤出装置装设的成型材料含有不同的基材。进一步地，打印挤出嘴带有震动装置。进一步地，打印挤出嘴通过轴承安装在机械运动装置上，打印挤出嘴的出口面中心法线与轴承的旋转轴线重合。进一步地，供料装置包括供料助推装置，供料助推装置是泥浆泵、推杆或者压缩空气泵中的一种或几种。进一步地，胚料成型子系统包括多套供料装置和打印挤出装置，每个打印挤出装置装设的成型材料含有不同的色料。进一步地，打印挤出嘴带有螺杆挤出装置。相对于现有技术，本技术的有益效益是：本技术提供的增材制造设备能够使用低精度的挤出喷头提高胚体的成型速度，同时，通过高精度的光固化投影实现高精度的3D打印。附图说明图1为所述增材制造设备的主视图。图2为所述增材制造设备的立体图。图3为所述打印挤出嘴的安装示意图。附图标记说明：1-设备框架；2-光固化投影子系统；3-供料装置；4-挤出泵；5-柔性打印材料导管；6-打印挤出嘴；7-机械运动装置；8-打印挤出装置；9-打印平台；10-轴承；13-胚料成型子系统。具体实施方式如图1、图2、图3所示，所述增材制造设备，包括安装在设备框架1上的打印平台9、胚料成型子系统13和设置于胚料成型子系统13上方的光固化投影子系统2；光固化投影子系统2能够将固化光按照成型要求的图形投射到胚料成型子系统的工作成型面，工作成型面就是胚料成型子系统新生成的膏泥胚体层；胚料成型子系统13包括供料装置3、与供料装置3相连接的包括打印挤出嘴6的打印挤出装置8和能够带动打印挤出嘴6运动的机械运动装置7；打印挤出嘴6的直径为光固化投影子系统2的分辨率尺寸的至少两倍，具体地，为实现较好的打印效果，打印挤出嘴6的直径在0.3mm至30mm之间；光固化投影子系统2的投影分辨率在0.01mm至10mm之间；为了满足小型打印系统(打印尺寸最大为200mm×200mm×200mm以下)的打印精度和打印速度要求，打印挤出嘴6的直径被设计为2mm，光固化投影子系统2的分辨率被设计为0.1mm。胚料成型子系统13通过挤出式3D打印过程将膏泥材料挤出产生与打印挤出嘴6的精度相当的膏泥胚体，并在该过程中用光固化投影子系统2固化出达到光固化投影子系统分辨率的膏泥光固化体。也就是说，先通过低精度挤出的方式形成膏泥状成型材料的膏泥胚体，然后通过高精度地投射固化光对低精度的膏泥胚体进行固化。进一步地，供料装置3包含供料助推装置(图中未示出)，供料助推装置是泥浆泵、推杆或者压缩空气泵中的一种或几种；供料助推装置与挤出泵4的区别在于，挤出过程中出料量的多少由挤出泵4控制，而供料装置3的供料助推装置只提供一定的推力辅助挤出过程。进一步地，打印挤出装置8为远程供料装置，其包括依次相连的打印挤出嘴6、柔性打印材料导管5、挤出泵4，其中的挤出泵4与供料装置3相连。进一步地，打印挤出嘴6通过轴承10安装在机械运动装置7上，打印挤出嘴6的出口面中心法线与轴承10的旋转轴线重合。轴承10是深沟球轴承(优选采用双列深沟球轴承)、滑套轴承或者其它类型的轴承。打印挤出嘴6如果直接固定在机械运动装置7上，在运动时不可避免地会使打印挤出嘴6连接的柔性打印材料导管5的发生扭动产生与柔性打印材料导管5同轴的扭力，该扭力一方面增加运动的阻力，另一方面增加柔性打印材料导管5的疲劳从而降低其寿命。因为轴承10跟打印挤出嘴6是同心的，其转动不会影响打印挤出嘴6的位置，同时转动时的扭力能够通过轴承10释放。进一步地，胚料成型子系统13包括多套供料装置和打印挤出装置，每个打印挤出装置装设的成型材料含有不同的色料。进一步地，胚料成型子系统13包括多套供料装置和打印挤出装置，每个打印挤出装置装设的成型材料含有不同的基材。例如，一个打印挤出嘴挤出的膏泥含有50％以上陶瓷粉末；另一个挤出的膏泥含有50％以上的金属粉末，特别是高熔点高硬度难于进行机械加工的金属，例如金属钨或者金属镍的粉末。通过这种方式能够实现异种材料的混合3D打印。进一步地，还包括设置在供料装置3或打印挤出嘴6上的加热装置(图中未示出)，以便使膏泥成型材料在挤出过程中加热。膏泥成型材料具有触变性，加热能够使其粘度降低，减小挤出时的阻力。加热装置可以有多种安装方式，例如可以用电热丝包裹在打印挤出嘴外部，或者将加热芯插入到供料装置3的膏泥成型材料的通路中，还可以通过诸如热风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挤出式光固化增材制造设备，其特征在于：包括安装在设备框架上的打印平台、胚料成型子系统和设置于所述胚料成型子系统上方的光固化投影子系统；所述光固化投影子系统能够将固化光按照成型要求的图形投射到所述胚料成型子系统的工作成型面；所述胚料成型子系统包括供料装置、打印挤出装置和机械运动装置；所述打印挤出装置包括打印挤出嘴，所述机械运动装置能够带动所述打印挤出嘴运动；所述打印挤出嘴的直径为所述光固化投影子系统的分辨率尺寸的至少两倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种挤出式光固化增材制造设备，其特征在于：包括安装在设备框架上的打印平台、胚料成型子系统和设置于所述胚料成型子系统上方的光固化投影子系统；所述光固化投影子系统能够将固化光按照成型要求的图形投射到所述胚料成型子系统的工作成型面；所述胚料成型子系统包括供料装置、打印挤出装置和机械运动装置；所述打印挤出装置包括打印挤出嘴，所述机械运动装置能够带动所述打印挤出嘴运动；所述打印挤出嘴的直径为所述光固化投影子系统的分辨率尺寸的至少两倍。


2.根据权利要求1所述的挤出式光固化增材制造设备，其特征在于：所述打印挤出装置为远程供料装置，所述打印挤出装置包括依次相连的打印挤出嘴、柔性打印材料导管、挤出泵，所述挤出泵与所述供料装置相连接。


3.根据权利要求1所述的挤出式光固化增材制造设备，其特征在于：还包括设置在所述供料装置或所述打印挤出装置上的加热装置。


4.根据权利要求1所述的挤出式光固化增材制造设备，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿得力，
申请(专利权)人：厦门达天电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35